Formé en administration et en musique, Luc Dionne obtient la responsabilité de dossiers importants pour le gouvernement du Québec, puis entreprend une carrière d’attaché politique. Il fréquente ainsi quelques années les coulisses du pouvoir avant de se lancer avec succès dans l’écriture dramatique.

C’est en effet une entrée fort remarquée qu’il fait dans le monde des scénaristes lorsqu’il écrit, en 1996, son premier scénario, celui de la série dramatique Omertà, la loi du silence, qui lui vaut un Prix Gémeaux en 1996. Réalisée par Pierre Houle, la série, qui met en scène les rapports complexes entre la mafia montréalaise, la police et le pouvoir politique, obtient un succès phénoménal. Elle est suivie d’Omerta II, la loi du silence, suite réalisée également par Pierre Houle, puis d’un troisième et dernier volet, Omertà III, le dernier des hommes d’honneur, réalisé par George Mihalka et diffusé à Radio-Canada en 1999. L’efficacité de ses textes, sa capacité à ficeler des intrigues complexes tout en créant des situations hyperréalistes et des personnages criants de vérité contribuant au grand succès de la série.

Luc Dionne se met ensuite à l’écriture d’une nouvelle série pour la CBC et Radio-Canada, The Last Chapter (Le Dernier Chapitre) portant sur l’univers des motards criminalisés.

Luc Dionne collabore ensuite au scénario de la série Tag, réalisée également par Pierre Houle, qui décrit l’univers de la jeune délinquance. Il est aussi l’auteur d’une autre série télévisée, Bunker-le cirque, présentée à Radio-Canada à l’automne 2002, qui exploite encore un thème qu’il connaît bien, celui des dessous du monde politique.

Luc Dionne s’attaque à l’écriture de long métrage. En 2003, il signe ainsi son premier scénario pour le grand écran, Monica la mitraille. En 2005, il scénarise et réalise son premier long métrage, Aurore, produit par Cinémaginaire.